Effects of DC Magnetic Bias on the Magnetic and Sound Fields of Transformer

DC bias current flowing into the neutral point of power transformer will seriously affect the normal operation of AC power system. In this paper, exciting current, harmonic component of the excitation current, magnetic flux density and noise of transformer were analyzed when the transformer is in the no-load operation state based on field-circuit coupled method. Through the calculation and analysis, some reference bases are provided for design of transformer.

Study on Earth Surface Potential and DC Current Distribution around DC Grounding Electrode

DC magnetic biasing problem,caused by the DC grounding electrode, threatened the safe operation of AC power grid. In this paper, the characteristics of the soil stratification near DC grounding electrode was researched. The AC-DC interconnected large-scale system model under the monopole operation mode was established. The earth surface potential and DC current distribution in various stations under the different surface thickness was calculated. Some useful conclusions are drawn from the analyzed results.

HVDC中直流偏磁电力变压器叠片铁心损耗及磁通分布

为了研究高压直流输电系统中直流偏磁电力变压器叠片铁心中的损耗及磁通分布,提出并研制了完全按照电力变压器铁心的标准设计和叠装工艺制作的叠片铁心模型。通过模型实验获得了叠片材料在不同偏置磁场作用时的损耗曲线,解决了直流偏磁条件下叠片铁心三维电磁场数值计算中所需要的材料性能数据问题。考察了不同偏置磁场作用下变压器铁心取向硅钢片中的损耗和磁通分布,研究不同偏置磁场强度对取向硅钢片特性的影响,提出解决计算三维非线性和各向异性涡流问题的实用措施。研究表明,不同偏磁工况下模型铁损和磁通的计算结果和测量结果具有较好一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器的性能指标。

HVDC直流偏磁电力变压器铜屏蔽中涡流损耗分析与仿真

为了研究高压直流输电系统中直流偏磁电力变压器铜屏蔽中涡流损耗分布,基于Problem 21基准族中的P21c-EM1简化模型进行了详细实验研究和仿真分析。重点考察不同激励方式下变压器结构件(如:变压器油箱等)铜屏蔽中涡流损耗的分布,研究交流激励源和直流激励源之间的交叉作用对铜屏蔽损耗特性的影响。通过模型实验分别获得了电力变压器铜屏蔽在不同直流偏置磁场强度作用时和标准的正弦激励作用时的损耗分布情况并进行了对比分析。提出采用三维瞬态场计算电力变压器直流偏置涡流场的实用措施,不同偏磁工况下,模型涡流损耗的计算结果和测量结果具有较好一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器的性能指标。

HVDC电子式电流互感器现场校准方法及关键问题

直流电流互感器(direct-current current transformers,DCCT)是高压直流输电系统中的重要测量设备。为保证其准确可靠,DCCT投运前和停电维护时需现场校准。对于电子式DCCT现场抗干扰及数字化同步两大关键问题,该文提出电子式DCCT的校准方法并设计一套校准系统,主要包括直流电流源、作为标准器的磁调制式直流电流比较仪(DC current comparator,DCC)和具有光纤数字同步的电子式DCCT校验仪。重点对标准器和校验仪进行了现场抗干扰分析,对于标准器现场使用时可能遇到的母线偏心和邻近通流导体干扰情况进行仿真分析,优化磁屏蔽结构,研制了DCC样机,经中国计量科学研究院校准,该DCC不确定度为5×10-6,在此基础上进行了母线偏心和邻近导体影响测试,验证了优化的屏蔽结构能够有效抵御现场干扰;为检验校准系统,采用0.2级DCCT进行了校准测试,结果表明校准系统不确定度优于5×10-4。

直流磁性检测装置原理、特性与应用

介绍了直流电流检测装置的发展过程,包括分流器和几种直流电流检测装置:直流互感器、零磁通直流互感器和检测磁放大器,同时,也介绍了作为零磁通直流互感器基础的磁调制器,并且分折了发展中的一些问题。

双向DC-DC变换器拓扑结构的设计及仿真

传统的单相双向DC-DC变换器虽然结构简单,但当电流纹波超过两倍负载电流时会导致开关器件通态损耗过大,同时主电感电流纹波过大会造成磁芯损耗。本文设计了一种多相拓扑结构的变换器,该变换器通过磁耦合技术,采用电流交迭减小纹波,进而减小磁芯的损耗。通过Simulink对单相变换器和两相变换器模型进行仿真,论证了改进后变换器的优越性。

5000A抗直流偏磁CT现场校验技术仿真

当前的电流互感器现场校验技术无法准确计算电流互感器的比差与角差,导致现场校验结果出现较大偏差。于是提出5000A抗直流偏磁电流互感器现场校验技术。计算5000A抗直流偏磁电流互感器的比差与角差,完成电流互感器误差分析;基于该误差,利用抗直流偏磁电流互感器现场校验装置,以升流器输出端和补偿电容串联模式,实现5000A抗直流偏磁电流互感器误差的现场校验。在MATLAB仿真平台中测试所提方法应用效果。抗直流偏磁电流互感器的输入电流从1000A提高至5000A,过程中研究方法对单匝贯穿类、开口类抗直流偏磁电流互感器的误差分析值与实际值一致;且误差现场校验后,互感器输出功率明显降低,功率控制效果也较为理想。

变压器直流偏磁在线监测系统在辽宁电网的应用

分析辽宁电网变压器直流偏磁问题产生的原因及危害,并针对现场直流偏磁检测方法中存在的不足,结合智能运检建设需求,研发了一种变压器直流偏磁在线监测系统;目前该系统已经在辽宁徐家500 kV变电站得到应用,有效提升了该变电站2组主变压器的运行可靠性。

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。

直流偏磁条件下变压器励磁电流的实验与分析

直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验与分析是研究变压器直流偏磁电磁特性的关键问题。本文基于产品级的叠片铁心模型,模拟直流偏磁变压器铁心的实际工作状态;研究了因高压直流输电引起电力变压器直流偏磁工作条件下,变压器励磁电流的实验测量方法及其仿真计算与分析。提出并利用Matlab计算软件实现了直流偏磁励磁电流的工程解法,数值计算的结果证明了本文方法的有效性和正确性。

直流输电地中电流对电网设备影响的分析与处理

自2002年12月500 kV 直流输电开始单极对地的调试和运行以来，附近的500kV 交流变电所主变压器出现噪声大幅度上升(上升21dB )等问题。研究分析了直流输电的地中直流电流对交流电网设备影响，包括直流偏磁对变压器和电流互感器、电网谐波对继电保护装置及地中直流对变电所接地网腐蚀的影响，提出了变压器中性点注入反向直流电流限制变压器直流偏磁的措施。

直流偏磁对三相电力变压器的影响

为了研究直流偏磁对电力变压器运行性能的影响,基于改进的变压器直流偏磁电路-磁路耦合模型,考虑铁心材料的涡流效应,定量分析了不同铁心形式和绕组联结的电力变压器产品直流偏磁下的励磁特性、漏磁特性、二次感应电动势特性和心柱直流偏置特性。通过定义变压器的直流偏置系数,统一评估了不同产品的耐受直流偏磁能力。分析结果表明,变压器直流偏置水平的升高使励磁电流波形畸变,谐波含量增加;绕组外漏磁加剧;同时二次感应电动势保持不变。三相三柱式铁心变压器受直流偏置的影响最小,而YN,yn联结单相三柱变压器组受直流偏置的影响最大。三角形联结绕组的存在对提高变压器的直流偏磁耐受能力具有积极意义。

直流偏磁对变压器的影响

对江苏电网500 kV变压器受到直流偏磁的影响所产生和问题进行分析,直流偏磁导致变压器噪声增加、变压器铁心过热、变压器温升增大,对电网安全运行极为不利。通过理论分析和实测数据计算,分析直流偏磁对电网设备的影响。

直流偏磁下变压器励磁电流的实验研究及计算

在直流偏磁条件下变压器励磁电流是研究变压器直流偏磁特性的关键。针对两种直流量引入方法,即直流量与正弦电压激励同侧引入和直流量与正弦电压激励异侧引入,通过实验结合数值计算,分析了两种引入直流量方法本质的区别及原因。研究结果表明:同侧引入直流电流比异侧引入直流电流更能准确地反映地磁感应电流或直流输电线路单极运行引起的变压器直流偏磁问题。其次,分析了直流偏磁对变压器励磁电流的有效值、直流分量及各次谐波影响的规律。最后,应用改进的磁路-电路耦合时域方法分析了直流偏磁下变压器的励磁电流,计算结果与测量结果吻合。本工作为研究变压器的直流偏磁问题打下了基础。

溪浙特高压直流隔直装置存在的问题分析及改进

特高压直流换流变压器中性点在各种操作及运行时谐波含量远高于交流变电站,在安装隔直装置解决直流偏磁现象时需要考虑的因素更多。首套安装在特高压直流换流站的直流偏磁装置在直流系统调试中出现了不恰当投切、频繁投切等较多不适应直流运行工况的问题,针对其由于退出隔直功能的保护定值较小引起的不恰当投切、频繁投切问题,结合现场录波波形和直流系统运行工况进行了分析和研究,提出了修改投入隔直功能的延时时间,增大退出隔直功能的保护定值的改进措施解决不恰当投切和频繁投切问题,并在直流系统运行中加以应用,所得结论对后续直流工程的换流变加装隔直装置的工程应用具有一定的指导意义。

大型电力变压器直流偏磁分析的磁路建模与应用

为了深入理解电力变压器在直流偏磁工况下的运行特性以提高电网安全运行性能和变压器本体设计,针对大型电力变压器产品的直流偏磁计算要求,提出了改进的磁路模型;根据铁心和绕组的几何结构形成磁路的拓扑,在铁心磁阻的计算中考虑涡流效应的作用,同时将铁心接缝气隙的作用引入计算模型中,建立了大型电力变压器直流偏磁的磁路模型;基于矢量匹配法获得铁心等效磁路模型中元件参数的最优解;基于铁心接缝气隙的几何结构和磁场分布特性,通过分段处理,建立了气隙等效磁路模型。作为应用实例,计算了2种不同铁心结构的大容量电力变压器产品的直流偏磁性能。验证了这些模型分析大型电力变压器直流偏磁的有效性。计算表明直流偏磁使变压器产品建立工作磁场更加困难;变压器的绕组漏磁显著增加,而且不同的变压器铁心结构受直流偏磁的影响存在差异。

变压器直流偏磁的仿真研究

基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和Hilbert变换,提出了一种新的变压器直流偏磁分析方法。首先对变压器励磁电流进行EMD分解,提取包含最多励磁电流畸变信息的基本模式分量(intrinsic mode function,IMF);再对IMF分量作Hilbert变换,得出其瞬时频率和幅值。仿真结果表明:该方法能够准确检测出励磁电流畸变的时间、频率和幅值。

直流偏磁条件下叠片铁心的磁性能模拟

基于完全按照电力变压器的标准设计和制作的叠片铁心模型,模拟变压器叠片铁心直流偏磁工作条件下的综合磁性能。利用实验获得的绕组感应电压和励磁电流等性能数据,计算得到了叠片铁心的直流磁化曲线。基于电压电流实测数据和直流磁化曲线的计算结果,提出了直流偏磁条件下变压器铁心中直流磁通的仿真求解方法,进而确定了偏磁工作条件下铁心模型的磁滞回线族。利用Matlab软件对变压器铁心在直流偏磁工作条件下的损耗进行了实验研究和分析,获得了不同偏置磁场作用时变压器叠片铁心的损耗曲线,可用于直流偏磁电磁场的分析以及产品的电磁设计。